Đường kình đường ống hút là:
Do đường ống hút cấp dầu từ bể tới bơm và nằm trong thùng dầu, khơng phải chịu áp cao, ta chọn ống hút cĩ thể là ống bằng nhơm hoặc bằng thép đúc cĩ đường kính trong khoảng (19,5– 24)(mm)
4.5.4.2.Tính tốn đường ống hồi.
Đường ống hồi được bắt đầu từ đế van về bể. Cụ thể trong thiết kế máy ép này thì do cĩ bộ làm mát ở đường hồi do đĩ ống hồi được chia làm 2 phần, một phần từ đế van đến bộ làm mát và một phần từ bộ làm mát vào bể dầu. Ta cũng chọn ống hồi làm bằng nhơm hoặc bằng thép đúc cĩ đường kính trong khoảng (17 – 21) (mm).
4.5.4.3.Tính tốn đường ống đẩy.
Đường ống đẩy thường được chia làm 2 phần: phần một nằm từ bơm nguồn tới van và phần này nằm tồn bộ trên bể dầu, do vậy để làm cho bộ nguồn thêm mỹ quan ta làm ống đẩy ở phần này bằng ống cứng (thường là thép đúc). Phần ống đẩy cịn lại nối từ van đến cơ cấu chấp hành ta chọn ống mềm.
Đường kính đường ống đẩy là:
Vậy ta chọn ống mềm và ống cứng cố đường kính trong khoảng (9 – 12) (mm) và chịu được áp suất khoảng 200bar để làm ống đẩy cho hệ thống.
4.5.5 Lựa chọn van an tồn:
Trong hệ thống truyền động thủy lực, van an tồn làm nhiệm vụ giữ cho áp lực dầu làm việc của hệ thống khơng vượt quá áp lực quy định, bảo vệ cơ cấu và thành phần dẫn động thủy lực
Với cơng dụng như trên, tùy theo yêu cầu cơng việc và đặc điểm cấu tạo van an tồn cĩ nhiều chức năng khác nhau, trong đĩ cĩ hai chức năng quan trọng nhất là:
Đảm bảo tuổi thọ các chi tiết
Để đảm bảo cho hệ thống truyền động thủy lực, van an tồn phải khống chế khơng cho áp lực dầu trong hệ thống vượt quá áp lực an tồn cho phép. Nếu vượt qua áp lực này các đường ống cĩ thể bị nứt, vỡ, bị hỏng..., chi tiết trong các bộ máy sẽ bị mịn gãy nhanh chĩng.
Trong trường hợp cần đảm bảo tính năng hoạt động của hệ thống truyền động thủy lực, van an tồn phải khống chế sao cho áp lực dầu trong hệ thống khơng được vượt quá áp lực cơng tác lớn nhất cho phép. Thơng thường van an tồn được điều chỉnh khi áp lực vượt quá mức quy định từ 10-20%. Khi áp lực vượt quá mức cho phép thì van mở ra và chất lỏng chảy vào khoang áp suất thấp và khi áp suất thấp hơn áp lực quy định của van một trị số cho phép thì nĩ sẽ mở cho chất lỏng cơng tác chảy vào khoang áp suất thấp.
Ta dùng van an tồn lắp trực tiếp lên trên các đường ống dẫn, các van này cần phải đảm bảo độn tin cậy khi làm việc, cĩ độ nhạy cao, độ ổn định áp lực đối với lượng tiêu thụ chất lỏng khác nhau và độ rung nhỏ nhất đối với thành phần mở và đĩng của van, qua đĩ chất lỏng cơng tác được mở ra khi áp lực vượt quá mức quy định
4.5.5.1. Quy định về van an tồn:
− Theo nguyên tắc hoạt động của van an tồn, người ta phân ra van tác dụng gián tiếp và van tác dụng trực tếp
+ Van an tồn tác dụng trực tiếp được phân thành loại tác dụng bình thường khi diện tích tác dụng lên tồn bộ thành phần khĩa, các loại van tác dụng vi sai khi áp lực tác dụng lên một phần diện tích
+ Van an tồn tác dụng gián tiếp thường dùng để hạn chế áp lực khi truyền dẫn cơng suất lớn. Loại van này cho phép duy trì áp lực cho trước, khơng phụ thuộc vào lưu lượng chất lỏng.
− Theo cơ cấu phần hành của van, chúng ta cĩ thể chia ra loại bi, loại cơn, loại pitton
Do tính thơng dụng và phổ biến hơn cả là loại van tác dụng trực tếp và đĩng bằng lị xo
Trên cơ sở mục đích sử dụng, ta chọn van an tồn chủ yếu theo hai thơng số chính là áp lực dầu định mức và lưu lượng dầu qua van.
4.5.5.2. Nguyên lý của van an tồn:
Van an tồn nhằm hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống truyền động thủy lực khi vượt quá trị số áp suất quy định
Vì một lí do nào đĩ mà ở đường đường ống cao áp bị nghẹt trong lúc động cơ đang quay đẫn đến áp suất trên đường ống cao áp tăng lên, lúc này van an tồn sẽ mở, dầu sẽ qua van an tồn trở về thùng dầu đảm bảo cho động cơ điện khơng bị cháy mà bơm vẫn làm việc bình thường
Khi bơm vẫn làm việc mà cầu nâng muốn dừng thì người ta đĩng van phân phối. Lúc này ở đường ống nén dẫn dầu bị đĩng lại, van an tồn cĩ nhiệm vụ mở cửa để dầu trở về thùng.
Van an tồn thường được điều chỉnh khi áp lực trong van vượt quá mức quy định từ ( 10 - 20) %. Khi áp lực trong hệ thống vượt quá mức quy định thì van mở và dầu chảy vào khoang áp suất thấp. Theo nguyên tắc hoạt động của van ta chọn van an tồn điều khiển trực tiếp.
4.5.5.3. Chọn van an tồn:
Dựa vào các đặc điểm trên ta chọn loại van an tồn cho hệ thống thủy lực của cầu nâng ơ tơ là loại van bi cĩ cấu tạo đơn giản và giá thành tương đối rẻ trên thị trường hiện nay.
Hình 4.6: Ký hiệu van an tồn (van bi)
Sơ đồ nguyên lý của van an tồn như hình:
Hình 4.6: Cấu tạo van bi
CHƯƠNG V
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
5.1.Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế5.1.1.Nhiệm vụ thiết kế 5.1.1.Nhiệm vụ thiết kế
Nhiệm vụ là tính tốn thiết kế hệ thống điện điều khiển bơm thuỷ lực cĩ cơng suất định mức NBđm =2,034 KW, và số vịng quay định mức nB = 2400 v/ph
5.1.2.Yêu cầu thiết kế
Yêu cầu phải đạt được đối với hệ thơng truyền động điện là phải sử dụng được với dịng xoay chiều 3 pha 220/380 V . Cơng suất định mức và số vịng quay tương ưng như trên.
5.2.Xây dựng sơ đồ truyền động điện
Dựa theo yêu cầu của đề bài, theo đặc điểm chức năng của hệ thống truyền động điện thiết bị nâng ta chọn động cơ điện là động cơ rơto lồng sĩc và xây dựng sơ đồ truyền động điện như sau:
Hình 5.1: Sơ đồ truyền động điện Trong đĩ: - B1, B2 –Aptomat - KH2 – Nút bấm “khởi động” - M – Động cơ điện - P1 – Khởi động từ - KH1 – Nút bấm “dừng” - P2 – Rơle nhiệt Nguyên tắc hoạt động:
Khi muốn động cơ hoạt động thì ta cần cấp điện vao động cơ. Khi ấn nút KH2 thì cuộn hút P1 sẽ cĩ điện làm cho các tiếp điểm P1 đĩng lại và làm cho động cơ hoạt động. Khi cần dừng ấn nút KH1 thì cuộn P1 mất điện, các tiếp điểm nhã ra, mạch điện trong mạch được ngắt, động cơ dừng.
5.3.Xác định các thơng số cơ bản của hệ thống điện
5.3.1.Chọn động cơ điện
Ta chọn hiệu suất truyền động là
98 , 0
=
η
Cơng suất yêu cầu của động cơ điện là
dc 2,034 2,075 0.98 bdm N N η = = = kW
Tra bảng P1.1 trang 183 TLTKMH Chi Tiết Máy – Trương Tất Đích – NXB GTVT ta chọn được động cơ điện K112M2 cĩ các thơng số như sau:
Cơng suất định mức trên trục động cơ: N = 3 kW số vịng quay tương ứng: n = 2890 v/ph
Cos ϕ
= 0,9
5.3.2.Xác dịnh cường độ dịng điện
Cường độ dịng điện qua mỗi dây được xác định theo cơng thức:
ϕ cos . . . 3Ud Id P = ϕ ϕ 3. .cos cos . . 3 d d d U N U P I = = ⇒ ⇒ 3000 5, 06 3.380.0,9 d I = = (A)
5.3.3.Chọn hộp giảm tốc
Số vịng quay định mức của bơm thủy lực là 2400 v/ph, số vịng quay lớn nhất là 5000 v/ph. Cịn số vịng quay trên trục của động cơ điện là 2890 v/ph phù hợp với số vịng quay của bơm thủy lực nên ta khơng cần sử dụng hộp giảm tốc.
5.4.Chọn linh kiện điện5.4.1.Aptomat 5.4.1.Aptomat
5.4.1.1. Khái quát và yêu cầu
Aptomat là khí cụ điện dùng để đĩng cắt mạch điện khi cĩ sự cố: quá tải, ngắn mạch, sụt áp…
Aptomat thường được sử dụng trong các mạch điện hạ áp cĩ điện áp định mức tới 660V xoay chiều v 330V một chiều, dịng điện định mức 6000A
Yêu cầu đối với aptomat:
Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dịng điện định mức chạy qua aptomat bao lâu cũng được.Mặt khác, mạch dịng dẫn điện của aptomat phải chịu được dịng ngắn mạch lớn lúc các tiếp điểm của nĩ đã đĩng hoặc đang đĩng.
- Aptomat phải cắt được dịng ngắn mạch theo yêu cầu. Sau khi đĩng cắt vẫn phải đảm bảo làm việc tốt ở dịng định mức.
- Aptomat phải cĩ thời gian cắt nhỏ để đảm bảo tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị, hạn chế sự phá hoại do dịng điện ngắn mạch gây ra.
- Để thực hiện thao tác cĩ chọn lọc, aptomat cần phải cĩ khả năng điều chỉnh trị số dịng điện tác động và thời gian tác động.
Cấu tạo của aptomat:
aptomat gồm: hệ thống tiếp điểm, hệ thống dập hồ quang, các khu truyền động ngắt và các phần tử bảo vệ.
- Hệ thống tiếp điểm: gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh.
Aptomat thường được chế tạo cĩ hai cặp tiếp điểm (tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang).
tiếp điểm hồ quang,do đĩ bảo vệ tiếp điểm chính dẫn điện.Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan làm hư hại tiếp điểm chính.
- Hệ thống dập hồ quang:
Hệ thống này cĩ nhiệm vụ nhanh chĩng dập hồ quang khi ngắn mạch, khơng cho nĩ cháy lặp lại.
Đối với aptomat xoay chiều, buồng dập hồ quang thường cĩ cấu tạo kiểu dàn dập gồm các lá sắt non xếp thành.
- Các khu truyền động: gồm cơ cấu đĩng ngắt, cơ cấu truyền động trung gian.
- Phần tử bảo vệ: aptomat tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ hay cịn gọi là mĩc bảo vệ. Cĩ các loại:
Mĩc bảo vệ quá tải: để bảo vệ thiết bị điện khỏi quá tải. Thường dùng hệ thống điện từ và rơ le nhiệt làm mĩc bảo vệ đặt bên trong aptomat.
Mĩc bảo vệ sụt áp: thường dùng kiểu điện từ.
5.4.1.2. Tính chọn aptomat
Lựa chọn aptomat: chủ yếu dựa vào:
- Dịng điện tính tốn đi trong mạch.
- Dịng điện quá tải.
- Tính thao tác cĩ chọn lọc.
Ngồi ra việc lựa chọn aptomat cịn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải là aptomat khơng được phép cắt khi quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường của thiết bị như dịng điện khởi động, dịng điện trong quá trình cơng nghệ.
Yêu cầu chung l dịng điện định mức của mĩc bảo vệ IA khơng được nhỏ hơn dịng điện tính tốn của mạch Itt
IA ≥ Itt
Theo yêu cầu thiết kế, ta chọn dịng định mức của mĩc bảo vệ bằng 125% dịng điện tính tốn của mạch.
Dịng điện tính tốn Itt của hệ thống mạng điện: ϕ ϕ 3. .cos cos . . 3 d d d U N U P I = = ⇒
⇒ 3000 5,06 3.380.0,9 d I = = (A)
Dịng điện khởi động lớn nhất: Đối với nhiều động cơ trong cùng một nhĩm nhưng khơng đồng thời khởi động:
max dm ( nm 1). dmmax
I =∑I + K − I
Với Knm: Hệ số bội suất của dịng điện khởi động động cơ, đối với động cơ rơ tơ lồng sĩc thì theo kinh nghiệm hệ số K = (4 – 8) ta chọn K = 8
Imax=5,06 + (8-1) .5,06= 40,48 (A) Dịng điện tác động của aptomat:
d 1, 2
t kd I ≥ I
Itđ ≥ 1,2 .40,48 = 48,57 (A) Chọn aptomat kiểu A3120:
Kí hiệu theo kết cấu: A3133/1
Dịng diện bảo vệ định mức: Iđm = 20 (A) Dịng điện tác động tức thời: Itt = 200 (A)
5.4.2.Tính chọn khởi động từ 5.4.2.1. Khái quát và yêu cầu
Khởi động từ là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đĩng cắt, đảo chiều quay, bảo vệ quá tải cho động cơ điện xoay chiều ba pha lồng sĩc.
Cấu tạo của khởi động từ: gồm cơng tắc tơ, rơ le nhiệt lắp chung một hộp. Trong mạch thiết kế ta chọn khởi động từ kép cĩ hai cơng tắc tơ.
Nguyên lý làm việc: khởi động từ thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng cách đổi thứ tụ hai trong ba pha vào động cơ. Khởi động từ kép gồm hai cơng tăc tơ được nối liên động về điện và cĩ thể cả về cơ khí. Liên động được thực hiện nhờ các tiếp điểm thường đĩng p1 v àp2 của các cơng tắc tơ ở mạch điều
được nối liên động với nhau. Khi ấn nút khởi động thuận (KĐT) cuộn hút p1 cĩ điện đĩng các tiếp điểm thường mở, động cơ được cấp điện theo chiều thuận. Khi ấn nút khởi động nghịch (KĐN), cuộn hút p2 đĩng các tiếp điểm p2 cho phép động cơ quay theo chiều ngược lại.
Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của khởi động từ: Động cơ điện khơng đồng bộ ba pha cĩ thể làm việc liên tục được hay khơng tuỳ thuộc đáng kể mức độ tin cậy của khởi động từ. Do đĩ khởi động từ phải đảm bảo các yêu cầu sau đây : + Tiếp điểm cĩ độ bền chịu mài mịn cao.
+ Khẳ năng đĩng, ngắt cao. + Thao tác đĩng, ngắt dứt khốt. + Tiêu thụ cơng suất ít.
+ Bảo vệ tin cậy động cơ điện khi bị quá tải lâu dài ( trường hợp này cĩ rơ le nhiệt đi kèm ).
+ Thoả mãn điều kiện khởi động của động cơ khơng đồng bộ rơ tơ lồng sĩc cĩ bội số dịng điện khởi động lớn từ 5 ÷ 7 lần dịng điện định mức.
Khởi động từ do nhà sản xuất chế tạo sẵn, nhà sản xuất khơng những chỉ cho cường độ dịng điện định mức của khởi động từ mà cịn cho cả cơng suất của cả động cơ điện mà khởi động từ cĩ thể phục vụ được ứng với các điện áp khác nhau. Đơi khi họ cịn hướng dẫn cả cơng suất lớn nhất và nhỏ nhất của động cơ điện mà khởi động từ cĩ thể làm việc được ở các điện áp định mức khác nhau.
5.4.2.2. Tính chọn khởi động từ cho động cơ diện
Ta đã chọn được động cơ cĩ các thơng số về điện như sau: Cơng suất tiêu thụ điện N = 2,034 kW
Hệ số cơng suất cosφ = 0, 90 Điện áp sử dụng U = 380V
Dịng điện định mức Iđm = 5,06 A
Để thỏa mãn điều kiện dịng điện khởi động cho động cơ thì dịng định mức của khởi động từ:
5.4.3.Tính chọn rơle nhiệt
5.4.3.1. Khái quát và yêu cầu của rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt là loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, nĩ thường dùng đi kèm với khởi động từ. Nĩ được dùng ở điện áp xoay chiều cĩ thể đến 500V, tần số 50Hz. Một số kết cấu mới của nhiệt cơ dịng định mức đến 150A, cĩ thể dùng ở lưới điện một chiều, cĩ điện áp đến 440V.
Nguyên lý cấu tạo và làm việc của rơ le nhiệt
Nguyên lý chung của rơ le nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dịng điện. Ngày nay người ta ứng dụng rộng rãi rơ le nhiệt cĩ phiến kim loại.
Nguyên lý tác dụng của loại rơ le này là dựa trên sự khác nhau về hệ số giãn nở dài của hai kim loại kép khi bị đốt nĩng. Do đĩ phần tử cơ bản của rơle nhiệt là phiến kim loại kép, cấu tạo từ hai tấm kim loại. Một tấm cĩ hệ số giãn dài bé ( thường dùng là invar cĩ thành phần 36%Ni, 64%Fe ), một tấm cĩ hệ số giãn dài lớn (thường dùng là đồng thau, hoặc thép crơm-niken). Cụ thể đồng thau cĩ hệ số giãn dài lớn gấp 20 lần invar. Hai tấm kim loại này được ghép chặt với nhau thành một phiến bằng phương pháp cán nĩng hoặc bằng phương pháp hàn.
Khi bị đốt nĩng phiến kim loại bị uốn cong về phía kim loại cĩ hệ số giãn